【Java】数组

简介: 数组本质上就是让我们能 “批量” 创建相同类型的变量。

一. 为什么要有数组?

数组本质上就是让我们能 “批量” 创建相同类型的变量。


例如:

如果需要表示两个整型数据,那么直接创建两个变量即可 int a; int b;

如果需要表示五个整型数据,那么可以创建五个变量 inta1; int a2; int a3; int a4; int a5;

但是如果需要表示一万个数据, 那么就不能创建一万个变量了。这时候就需要使用数组来帮我们批量创建。


注意事项:在 Java 中, 一个数组所包含的变量必须是相同类型的。


二. 什么是数组?

1. 基本语法

定义数组有如下三种方式:


int[] array1 = {1, 2, 3};
int[] array2 = new int[]{1, 2, 3};
int[] array3 = new int[10];


补充说明


第一、二种定义方式本质是一样的,只不过第一种简化少写了new 类型[]

第三种定义方式规定了元素个数之后就不能再初始化给值,默认元素的值为0

其实数组也可以写成:int arr[ ] = {1, 2, 3}; 这样就和 C 语言一样了。但是我们还是更推荐写成 int[] arr 的形式,显示说明 int 和 [ ] 是一个整体。

三种写法中,最经常用到的是第一种写法。


2. 数组的本质

数组变量的本质是一个引用变量,而引用变量其实就是一个用来存地址的变量。



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因为引用变量所存储的数据是一个地址,而这个地址一般都是指向一块在堆上动态开辟的空间,这块空间才是真正存储了我们初始化出来的数据,所以我们说某个引用(变量)指向了一个对象,这个对象就是那个地址之下存储的数据。


再看下面这个例子,可以帮助我们理解 数组的本质是一个引用变量 这句话的含义:


int[] array1 = {1, 2, 3};
// arrar2这个引用指向了
// array1这个引用所指向的对象
int[] arrar2 = array1;
System.out.println(array1);
System.out.println(arrar2);
--------结果如下--------
[I@1b6d3586
[I@1b6d3586


解释说明:


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三. 数组的使用

1. 获取长度、访问元素

int[] arr = {1, 2, 3};
// 获取数组长度
System.out.println("length: " + arr.length);
// 读取数组中的元素
System.out.println(arr[0]);
// 修改数组中的元素
arr[0] = 99;
System.out.println(arr[0]);
--------结果如下--------
length: 3
1
99


注意事项:


使用数组名.length能够获取到数组的长度,数组名后的那个点是成员访问操作符。

使用 [ ] 可以按下标取数组元素,需要注意 下标从 0 开始计数

使用 [ ] 操作既能读取元素, 也能修改元素

下标访问操作不能超出有效范围 [0, length - 1] , 如果超出有效范围, 会出现下标越界异常。

2. 遍历数组

所谓 “遍历” 就是指将数组中的所有元素都访问一遍,不重不漏。通常需要搭配循环语句。


方法一:使用 for 循环遍历数组


int[] arr = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < arr.length; ++i){
    System.out.println(arr[i]);
}
--------结果如下--------
1
2
3


方法二:使用 for-each 遍历数组

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错


int[] arr = {1, 2, 3};
// 注意:对x的修改操作并不会影响数组元素的值
for (int x : arr){
   System.out.println(x);
}
--------结果如下--------
1
2
3


补充:使用 toString 打印数组

toString 这个方法属于 Arrays 类,所以我们需要引入 Arrays 类:import java.util.Arrays;

import java.util.Arrays;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = {1, 2, 3};
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }
}
--------结果如下--------
[1, 2, 3]


3. 下标越界、空引用

如果抛出程序抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 这个异常,就说明数组越界了。使用数组一定要谨防下标越界。


int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[100]);
--------结果如下--------
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
  at Test.main(Test.java:2)


如果抛出程序抛出了 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException 这个异常,就说我们有尝试去访问一款空地址,这是不允许的。


int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
--------结果如下--------
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
  at Test.main(Test.java:2)


4. 数组作为函数参数

数组作为函数参数进行传递的时候,其实还是按值传递,只不过传递的值是一个地址,那么在函数内部对这个数组就会出现两种情况:


形参修改指向。这只会影响到形参的指向



dcf112c68d20407082cf72cedce3864b.png

形参修改指向对象的值

e4cf5f3b943a49a4b88ad774d2db5b1b.png


5. 数组作为函数返回值


fb9f0613a4ef49cf9ec238adf510b3db.png

四. 数组拷贝

1. 手动拷贝

下面代码不叫拷贝,因为此时只有一个数组对象:


int[] arr1 = {1, 2, 3};
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
int[] arr2 = arr1;
System.out.println(Arrays.toString(arr1));
--------结果如下--------
[1, 2, 3]
[1, 2, 3]


真正的拷贝应该重新开辟出一块和原数组一样大的空间,然后遍历原数组的元素,把它们的值逐个拷贝到新空间:

int[] arr1 = {1, 2, 3};
int[] arr2 = new int[arr1.length];
for(int i = 0; i < arr1.length; ++i){
    arr2[i] = arr1[i];
}
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
--------结果如下--------
[1, 2, 3]


2. 使用库函数拷贝

函数原型

dataType[] Arrays.copyOf(dataType[] srcArray,int length);


说明


Arrays 类的 copyOf() 方法是复制数组至指定长度

srcArray 表示要进行复制的数组,length 表示复制后的新数组的长度

使用这种方法复制数组时,默认从原数组的第一个元素(索引值为 0)开始复制,目标数组的长度将为 length。如果 length 大于 srcArray.length,则目标数组中采用默认值填充;如果 length 小于 srcArray.length,则复制到第 length 个元素(索引值为 length-1)即止。

举例

int[] arr1 = {1, 2, 3};
int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, 3);
System.out.println(Arrays.toString(arr2));
--------结果如下--------
[1, 2, 3]


五. Arrays中几个常用的方法

1. 对数组进行排序

方法:Arrays.sort(int[] a)


45fd3fea5c9b4d3495fb2146e5165c8a.png


2. 拷贝数组

方法:dataType[] Arrays.copyOf(dataType[] srcArray,int length)

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3. 对数组元素进行填充

方法:Arrays.fill(a1, value);

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4. 把数组转化为字符串,方便打印

方法:string Arrays.toString(dataType[] )


六. 二维数组

1. 定义方式

和一维数组一样,二维数组的定义方式也有三种:

int[][] array1 = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int[][] array2 = new int[][]{{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int[][] array3 = new int[2][];// 列数写不写都可以


2. 二维数组的本质

我们在学习C语言中的二维数组时,都应该听说过这句话:“二维数组是特殊的一维数组”,Java里面把这句话诠释得很好。

c1948c54405a42c4af73cc3ffc98d53a.png


不同于 C/C++ 中的二维数组,他们要求定义时必须确定列数,而Java中的二维数组在定义时必须确定行数,列数无所谓:


// 不指定列数
int[][] array1 = new int[2][];
System.out.println(Arrays.deepToString(array1));
// 指定列数
int[][] array2 = new int[2][3];
System.out.println(Arrays.deepToString(array2));
--------结果如下--------
[null, null]
[[0, 0, 0], [0, 0, 0]]


3. 二维数组的三种遍历方式

3.1 for 循环

int[][] arr = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
for(int i = 0; i < arr.length; ++i){
    for (int j = 0; j < arr[i].length; ++j){
        System.out.print(arr[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}
--------结果如下--------
1 2 3 
4 5 6


3.2 for - each

这里拿出的值只是数组元素的拷贝,对它们的修改并不会影响原数组的元素


int[][] arr = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
for(int[] ret : arr){
    for(int x : ret){
        System.out.print(x + " ");
    }
    System.out.println();
}
--------结果如下--------
1 2 3 
4 5 6


3.3 使用 Arrar.deepToString 函数

int[][] arr = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
System.out.println(Arrays.deepToString(arr));
--------结果如下--------
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]


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